JP2008121881A - 変速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】高変速比を実現でき、小型化、低コスト、低騒音を実現可能で、かつ、スリップロスを低く抑えることが可能な変速装置を提供する。
【解決手段】小径転動体１１及び補助転動体１３の外周面は、大径転動体１２の外周面に接触させられる。補助転動体１３は、大径転動体１２を挟んで、小径転動体１１とほぼ反対側に配設される。調圧リング１４の内周面は、小径転動体１１の外周面と補助転動体１３の外周面とに接触させられ、これらによって支持されている。小径転動体１１が自転すると、大径転動体１２及び補助転動体１３を介して調圧リング１４が回転する。大径転動体１２の回転に負荷が加わると、調圧リング１４が偏心する。これにより、小径転動体１１は、調圧リング１４から、大径転動体１２の半径方向における内側への押圧力を受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に動力の伝達に用いられる変速機構に関するものである。

変速機構としては、例えば下記特許文献１〜６に記載されたものがある。なお、この明細書において変速とは、減速と増速とを総称する意味とする。

これらの文献に記載の技術は、歯車を用いるもの（例えば特許文献３）とローラを用いるもの（例えば特許文献４）とに分けることができる。

歯車を用いた変速機構においては、
・高い減速比を得るためには多数の歯車を組み合わせる必要があるために、機構が大型化する傾向にあること
・多数の歯車を用いると、重量や騒音が大きくなること
等の不都合がある。

また、ローラを用いた変速機構においては、
・高負荷の場合に、駆動ローラと従動ローラとの間で滑り（スリップロス）を生じやすくなること
・滑りを抑制するための付勢機構を設けると、機構が複雑化すること
等の不都合がある。
特公平６−７４８３１号公報 特開２００２−３１２０２号公報 特開平８−２９４５１５号公報 特開２００６−１１７００３号公報 実公昭３３−４４２６号公報

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものである。本発明は、高変速比を実現でき、小型化、低コスト、低騒音を実現可能で、かつ、スリップロスを低く抑えることが可能な変速装置を提供しようとするものである。

請求項１に記載の変速装置は、小径転動体と、大径転動体と、補助転動体と、調圧リングとを備えている。前記小径転動体は、第１仮想回転軸を中心として自転可能となっている。かつ、前記小径転動体の外周面は、前記大径転動体の外周面と接触させられている。

前記大径転動体は、第２仮想回転軸を中心として自転可能となっている。かつ、前記大径転動体における前記第２仮想回転軸は、前記小径転動体における前記第１仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されている。

前記補助転動体は、第３仮想回転軸を中心として自転可能となっている。かつ、前記補助転動体の外周面は、前記大径転動体の外周面と接触させられている。さらに、前記補助転動体の前記第３仮想回転軸は、前記小径転動体の第１仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されている。さらに、前記補助転動体は、前記小径転動体との間で前記大径転動体を挟む位置に配設されている。

前記調圧リングは、前記小径転動体と前記大径転動体と前記補助転動体とを囲むように配置されている。かつ、前記調圧リングは、第４仮想回転軸を中心として自転可能となっている。さらに、前記調圧リングにおける前記第４仮想回転軸は、前記大径転動体における前記第２仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されている。さらに、前記調圧リングの内周面は、前記小径転動体の外周面と前記補助転動体の外周面とに接触させられている。

この発明によれば、外周面どうしが接触する小径転動体と大径転動体との間での変速が可能となる。したがって、小径転動体を高速軸側に接続し、大径転動体を低速軸側に接続することで、高速軸と低速軸との間での変速が可能となる。

請求項２に記載の変速装置は、請求項１に記載のものにおいて、小径転動体が、前記大径転動体の半径方向において移動可能とされているものである。

請求項３に記載の変速装置は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記補助転動体が、前記大径転動体の半径方向において移動可能とされているものである。

請求項４に記載の変速装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の変速装置において、前記調圧リングが、前記小径転動体と前記補助転動体とによって支持されているものである。

請求項５に記載の変速装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の変速装置において、前記第１〜第３仮想回転軸が、一つの平面上に配置されているものである。

請求項６に記載の変速装置においては、請求項１〜４のいずれか１項に記載の変速装置において、前記第１及び第２仮想回転軸が、第１平面上に配置されており、前記第２及び第３仮想回転軸が、第２平面上に配置されており、前記第１平面と前記第２平面とのなす外角θが、０＜θ＜１８０°である構成となっている。

請求項７に記載の変速装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のものにおいて、さらに減速機構を備えている。この減速機構は、前記大径転動体の内側に配置されている。かつ、前記減速機構は、前記大径転動体に接続されることによって、前記大径転動体に加えられた回転力を減速させる構成となっている。

請求項８に記載の変速装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のものにおいて、前記小径転動体が、前記小径転動体が自転する方向に前記小径転動体を駆動する駆動源に接続可能となっているものである。

請求項９に記載の車輪駆動装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の変速装置と、車軸と、車輪支持部とを備えている。前記車輪支持部は、前記車軸に対して回転可能とされている。かつ、前記車輪支持部は、前記大径転動体に接続されて、前記大径転動体の回転に伴って回転する構成となっている。

請求項１０に記載の動力伝達装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の変速装置と、出力軸とを備えている。前記出力軸は、前記大径転動体に接続されて、前記大径転動体の回転に伴って回転する構成となっている。

請求項１１に記載の変速装置は、請求項１〜７に記載の変速装置において、前記小径転動体の外周面と、前記大径転動体の外周面とが、両者の間に介在するトラクションオイル又はトラクショングリースによる高圧下の油膜のせん断力を摩擦力として利用することによって、一方の回転力を他方に伝達しているものである。

本発明によれば、小径転動体と大径転動体とを用いることで、高変速比を実現でき、しかも小型化、低コスト、低騒音を実現可能となる。また、補助転動体と調圧リングとを用いることで、小径転動体と大径転動体との間におけるスリップロスを低く抑えることが可能となる。

以下、本発明に係る変速装置及びそれを用いた車輪駆動装置の第１実施形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。

（第１実施形態の構成）
本実施形態に係る車輪駆動装置は、変速装置１と、駆動源２と、支持体３と、車軸４と、ハブ（車輪支持部）５と、軸受６を主な要素として備えている。

（本実施形態に係る変速装置の構成）
変速装置１は、小径転動体１１と、大径転動体１２と、補助転動体１３と、調圧リング１４とを主要な構成として備えている。

小径転動体１１は、第１仮想回転軸Ｘ１を中心として自転可能となっている。より詳しくは、小径転動体１１の両端部は、軸受１５１及び１５２によって支持されており（図１参照）、これによって、軸周りに自転可能となっている。

また、小径転動体１１の一端は、自在継手１７を介して駆動源２に接続されている。これにより、小径転動体１１は、小径転動体１１が自転する方向に小径転動体１１を駆動する駆動源に接続されたものとなっている。

さらに、小径転動体１１の外周面は、大径転動体１２の外周面と接触させられている（図１及び図２参照）。また、小径転動体１１の外周面は、第１仮想回転軸Ｘ１に平行な円筒形状となっている。

小径転動体１１を支持する軸受１５１及び１５２は、いずれも、支持体３に形成されたスリット３１１及び３１２に収納されている。スリット３１１及び３１２に収納された状態において、軸受１５１及び１５２は、大径転動体１２の半径方向（図１及び図２において図中上下方向）において移動可能となっている。これは、各スリットと各軸受との間に間隙を設け、その間隙の範囲で各軸受が移動可能とすることによって実現できる。この構成により、本実施形態の小径転動体１１は、大径転動体１２の半径方向において移動可能となっている。

大径転動体１２は、大径転動体１２の外周を構成する外周部１２１と、この外周部１２１に固定された伝動部１２２とを備えている。

大径転動体１２は、第２仮想回転軸Ｘ２を中心として自転可能となっている。より具体的には、大径転動体１２は、ハブ５及び軸受６を介して車軸４に回転自在に取り付けられており、これによって、自転可能となっている。

大径転動体１２における第２仮想回転軸Ｘ２は、小径転動体１１における第１仮想回転軸Ｘ１とほぼ平行となるように配置されている。また、大径転動体１２の外周面は、第２仮想回転軸Ｘ２に平行な円筒形状となっている。すなわち、大径転動体１２の外周面（円筒面）は、小径転動体１１の第１仮想回転軸Ｘ１とも平行となっている。

また、大径転動体１２の直径と小径転動体１１の直径との比は、適宜に設定することができるが、例えば、２〜５０：１程度に設定することができる。

大径転動体１２の伝動部１２２は、ハブ５に対して、ボルトによって固定されている。これによって、大径転動体１２の外周部１２１が自転すると、ハブ５も回転するようになっている。

補助転動体１３は、第３仮想回転軸Ｘ３を中心として自転可能となっている。より詳しくは、補助転動体１３の両端部は、軸受１６１及び１６２によって支持されており（図１参照）、これによって、軸周りに自転可能となっている。

また、補助転動体１３の外周面は、大径転動体１２の外周面と接触させられている。

さらに、補助転動体１３の第３仮想回転軸Ｘ３は、小径転動体１１の第１仮想回転軸Ｘ１とほぼ平行となるように配置されている。

さらに、補助転動体１３は、大径転動体１２を挟んで、小径転動体１１の反対側となる位置に配設されている。具体的には、補助転動体１３の仮想回転軸Ｘ３と、大径転動体１２の仮想回転軸Ｘ２と、小径転動体１１の仮想回転軸Ｘ１とは、一つの平面Ｐ０上に配置されたものとなっている（図２参照）。つまり、補助転動体１３は、小径転動体１１との間で大径転動体１２を挟んでいる。ただし、本明細書においては、後述するように、補助転動体１３は、小径転動体１１のちょうど反対側でなくてもよい。したがって、本明細書において、「大径転動体１２を挟む位置」とは、ちょうど反対側に位置することだけを意味するものではなく、２部材の間に大径転動体１２が存在する位置関係を広く含む意味である。

また、補助転動体１３を支持する軸受１６１及び１６２は、いずれも、支持体３に形成されたスリット３２１及び３２２に収納されている。スリット３２１及び３２２に収納された状態において、軸受１６１及び１６２は、大径転動体１２の半径方向（図１及び図２において図中上下方向）において移動可能となっている。これは、小径転動体１１の場合と同様、各スリットと各軸受との間に間隙を設け、その間隙の範囲で各軸受が移動可能とすることによって実現できる。この構成により、本実施形態の補助転動体１３は、大径転動体１２の半径方向において移動可能となっている。

調圧リング１４は、小径転動体１１と大径転動体１２と補助転動体１３とを囲むように配置されている（図１及び図２参照）。つまり、調圧リング１４は、大径転動体１２より大きな径とされており、小径転動体１１と大径転動体１２と補助転動体１３とがその内部に収納されたものとなっている。ここで、調圧リング１４の内径をＮ、小径転動体１１の外径をｎ１、大径転動体の外径をｎ２、補助転動体１３の外径をｎ３、寸法公差をｄとすると、これらには以下の関係が成り立つ。
Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｄ

ｄの値をどの程度に設定するかは、加工、組み立て、回転抵抗などの諸要素を勘案して決定される。一般に、ｄの値が小さくなると、調圧リング１４が自転するための回転抵抗が大きくなる傾向にあり、ｄの値が大きくなると、調圧リング１４による調圧動作（後述）が生じにくくなる傾向にある。

調圧リング１４は、第４仮想回転軸Ｘ４を中心として自転可能となっている。より詳しくは、調圧リング１４は、本実施形態においては、小径転動体１１と補助転動体１３とによって支持された構成になっている。このため、調圧リング１４は、小径転動体１１及び補助転動体１３が回転することにより自転できる構成となっている。

さらに、調圧リング１４における第４仮想回転軸Ｘ４は、大径転動体１２における第２仮想回転軸Ｘ２とほぼ平行となるように配置されている。さらに、この第４仮想回転軸Ｘ４は、本実施形態では、第２仮想回転軸Ｘ２と実質的に同じ位置に配置されている。ただし、後述するように、調圧リング１４は、たわみ又は偏心可能なので、その分だけ仮想回転軸Ｘ４の位置は軸Ｘ２からずれることになる（図１では両者を同じ位置に記載している）。

さらに、調圧リング１４の内周面は、小径転動体１１の外周面と補助転動体１３の外周面とに接触させられている。つまり、前記したように、調圧リング１４は、本実施形態においては、小径転動体１１と補助転動体１３とによって支持された構成になっている。

（車輪駆動装置の構成）
駆動源２としては、本実施形態では、電動のモータが用いられている。ただし、駆動源２として他の種類のもの（例えば内燃機関）を用いることは可能である。要するに、駆動源２としては、回転出力を取り出せるものであればよい。

駆動源２は、支持体３に、ボルトによって固定されている。駆動源２の出力軸は、自在継手１７によって、小径転動体１１に接続されている。これにより、駆動源２からの回転力を用いて、小径転動体１１を回転させることができるようになっている。

支持体３は、車輪駆動装置の本体部分を構成する部分であり、主要な部品を支持するようなっている。

車軸４は、この実施形態では、車両本体１０（図１においてその一部のみを示す）に固定されており、回転しないようになっている。

ハブ５は、二つの軸受６によって、車軸４に対して、回転自在となるように取り付けられている。ハブ５の外周面には、車輪（図示せず）が取り付けられるようになっている。また、前記したとおり、ハブ５には、大径転動体１２の伝動部１２２がボルトによって固定されている。

（第１実施形態の動作）
つぎに、第１実施形態に係る車輪駆動装置及びそれに用いられている変速装置の動作を説明する。

まず、駆動源２を動作させ、これによって、小径転動体１１を回転駆動させる。この例では、説明の便宜上、図２において時計方向に小径転動体１１が自転するものとする。もちろん、小径転動体１１を逆方向に回転させてもよい。

すると、小径転動体１１に接触する大径転動体１２は、小径転動体１１から接線方向（図２の例では、図中左方向）への力を受けて自転する。この例では、大径転動体１２は、反時計方向に自転する。さらに、大径転動体１２の自転に伴い、補助転動体１３も接線力（接線方向の力）を受けて自転する。この例では、補助転動体１３は時計方向に自転する。

一方、小径転動体１１及び補助転動体１３が回転を始めると同時に、調圧リング１４も、小径転動体１１から接線力を受けて回転を始める。より詳しくは、小径転動体１１から、図２において右方向への接線力を受けて、時計回りに自転する。

このとき、本実施形態の変速装置では、大径転動体１２での負荷が上昇すると、次のような現象を生じる。すなわち、小径転動体１１を基準にして、調圧リング１４の回転方向における後側（つまり、図３の例では、小径転動体１１よりも左側）における、調圧リング１４と大径転動体１２との間隔Ｌ１が、それと反対側における間隔Ｌ２よりも狭くなる（図３参照）。この現象は、小径転動体１１の回転による接線力が調圧リング１４に作用し、調圧リング１４をたわませるためである。より詳しくは、この作用は、次のような物理的帰序に基づくものと考えられる。すなわち、
・小径転動体１１と調圧リング１４との接触状態において、小径転動体１１から調圧リング１４に接線力が作用する
・調圧リング１４がｄ０だけ偏心する
・間隔Ｌ１及びＬ２が生じる
・平面Ｐ０上で

が成立する
・調圧リング１４が

だけたわむ
・調圧リング１４の内部に応力が生じる
・調圧リング１４の内周面と小径転動体１４の外周面との接触面に押圧力が生じる。なお、ここで、調圧リング１４のたわみ量は、一般に微少である。

本実施形態では、調圧リング１４が小径転動体１１と補助転動体１３とによって支持されているために、調圧リング１４は、たわみによって変形することが可能となっている。また、調圧リング１４は、このたわみによって、若干量であるが、偏心することが可能となっている。間隔Ｌ１が間隔Ｌ２より狭くなる（Ｌ１＜Ｌ２）という前記の現象は、この偏心によりもたらされたものと説明することも可能である。

さらに、このとき、小径転動体１１は、調圧リング１４から、大径転動体１２の半径方向において内側（以下において「法線方向」と言うことがある）への押圧力を受ける。つまり、小径転動体１１の回転力の一部は、調圧リング１４を介して、小径転動体１１自身を内側方向へ押圧する押圧力に変換される。

また、本実施形態では、小径転動体１１を支持する軸受１５１及び１５２が、大径転動体１２の半径方向において移動可能となるように、支持体３のスリット３１１及び３１２によって保持されている。このため、法線方向の力を受けた小径転動体１１は、スリット３１１・３１２に沿って移動し、大径転動体１２の外周面に押し付けられる。本実施形態では、この法線方向の力によって、小径転動体１１と大径転動体１２との摩擦力を高くすることができ、両者の間の滑りを防止することができる。

ただし、スリット３１１及び３１２を形成していない場合であっても、調圧リング１４は、それ自体のたわみによって変形できるので、たわみの範囲内では、前記した摩擦力の向上という作用を発揮できる。したがって、この場合でも、小径転動体１１と大径転動体１２との滑りの抑止効果を発揮できる。

ここで、小径転動体１１と大径転動体１２との摩擦力は、大径転動体１２への負荷が増加するほど増大する。これは、小径転動体１１から大径転動体１２への押圧力（法線方向の力）が、小径転動体１１から大径転動体１２への接線力に基づくためと考えられる。例えば、大径転動体１２による負荷が増大して、小径転動体１１から大径転動体１２への接線力が上昇すると、調圧リング１４の偏心量（たわみ量）が増大しようとする。すると、調圧リング１４から小径転動体１１への押圧力（法線方向の力）が増大し、小径転動体１１と大径転動体１２との摩擦力が増大すると考えられる。

したがって、本実施形態によれば、大径転動体１２への負荷が増大しても、小径転動体１１と大径転動体１２との間での滑りを低く抑えることが可能になるという利点がある。しかも、軽負荷時には、小径転動体１１から大径転動体１２への押圧力は低いまま維持されるので、両者間の接触による回転抵抗を低く抑えることができ、したがって、高効率の変速を行うことができる。

しかも、本実施形態では、小径転動体１１と大径転動体１２とを用いていることにより、高い変速比を得ることができる。例えば小径転動体１１の外径を４ｍｍ、大径転動体１２の外径を８０ｍｍとすると、変速比は２０（＝８０／４）となる。一方、二つの歯車の組み合わせを用いた場合は、モジュールを考慮すると、ここまで高い変速比を得ることは困難である。したがって、本実施形態によれば、歯車を用いる場合に比較して、高い変速比でありながら、装置を小型化することが可能である。

さらに、本実施形態では、転動体を用いているので、歯車を用いる場合に比較して、騒音を低く抑えることができる。加えて、装置構成が簡単なので、コストを低く抑えることも可能になる。また、装置の組み立て、加工、保守が容易になるという利点もある。

また、本実施形態では、調圧リング１４をその内側から支持する小径転動体１１が、スリット３１１に沿って移動できるので、調圧リング１４は、小径転動体１１の移動によっても偏心することが可能である。したがって、調圧リング１４は、それ自身のたわみによる偏心だけでなく、小径転動体１１の移動に伴う偏心も可能であり、これにより、小径転動体１１に対して押圧力（法線方向の力）を与えることができる。すると、調圧リング１４として、たわみの少ない材料を用いることが可能になる。また、調圧リング１４の偏心量（より正確には寸法公差ｄによって決定される偏心可能な範囲）を増大することができるので、大径転動体１２への負荷が増大した場合でも、小径転動体１１から大径転動体１２への押圧力を一層確実に付与することができ、両者間の滑りを一層抑制できる。なお、前記において、寸法公差ｄによって偏心可能な範囲が決定されるとしたのは、締まり嵌めのように寸法公差が０のときは、ほとんど偏心を生じないと考えられるからである。偏心量そのものは、たわみ量にも依存するので、寸法公差だけでは決まらない。

さらに、本実施形態では、補助転動体１３を支持する軸受１６１及び１６２が、大径転動体１２の半径方向において移動可能となるように、支持体３のスリット３２１及び３２２によって保持されている。このため、調圧リング１４から、半径方向内側への力（法線方向の力）を受けた補助転動体１３は、その方向へ移動することができる。すると、調圧リング１４が偏心可能な範囲は、さらに増大する。これにより、調圧リング１４から小径転動体１１への押圧力を、一層確実に付与することが可能になる。

また、本実施形態では、小径転動体１１と駆動源２との間に自在継手１７を介在させているので、小径転動体１１が法線方向に移動することが容易になるという利点がある。ただし、小径転動体１１の変位量が少なくて良い場合は、自在継手１７を省略し、小径転動体１１のたわみによって変位させる構成であってもよい。また、自在継手に代えて、例えばゴムや、比較的に弾性の高い金属などの、弾性変形しやすい部材を介して、小径転動体１１と駆動源２とを接続しても良い。

本実施形態の変速装置１によって大径転動体１２の外周部１２１が回転すると、伝動部１２２を介して、ハブ５が、車軸４を中心として回転する。これにより、ハブ５に取り付けられる車輪を回転させることができる。

なお、本実施形態では、前記した第１〜第３仮想回転軸Ｘ１〜Ｘ３を一つの平面上に配置したので、次のような利点がある。すなわち、この場合は、ハブ５に対して、駆動方向と同じ方向の回転力が加わった場合（つまり、例えば下り坂での走行や惰性走行のように、駆動源２による回転速度より速い速度でハブ５が外力により回転される場合）であっても、調圧リング１４は、寸法公差ｄの範囲内においては、小径転動体１１から離間しないと考えられる。その理由は、調圧リング１４が、互いに１８０°ずれた位置にある小径転動体１１と補助転動体１３とによって支持されていて、常にこれらと接触状態にあるからである。したがって、この場合は、小径転動体１１と大径転動体１３との間での滑りは低く抑えられることになる。すると、本実施形態では、駆動源２による回転抵抗によって、車輪の回転に制動力を作用させることが可能になる。また、例えば、駆動源２を逆回転させることでブレーキ動作を行わせることもできるので、走行時の安全性を高めることもできる。

また、本実施形態では、小径転動体１１の外周面と大径転動体１２の外周面とを、いずれも、それらについての各仮想回転軸に平行な円筒形状とし、さらに、これらの仮想回転軸を互いに平行としている。このため、小径転動体１１の外周面と大径転動体１２の外周面との接触面における速度差（スピン）を、理想的には零とすることが可能である。したがって、本実施形態の装置によれば、ころがり損失を低減させることができ、変速装置の効率を向上させることが可能であるという利点がある。

さらに、本実施形態では、小径転動体１１及び補助転動体１３を支持する各軸受１５１，１５２，１６１，１６２を、大径転動体１２の半径方向に移動可能としている。このため、この装置によれば、これらの軸受１５１，１５２，１６１，１６２は、調圧リング１４による押圧力の影響を受けにくい。したがって、本実施形態の装置では、調圧リング１４からの押圧力による軸受損失が少なくなっており、この点からも、変速装置としての効率を向上させることが可能になる。

また、本実施形態の大径転動体１２は、中空の筒状に形成されている（図１及び図２参照）ため、大径転動体１２の軽量化を図ることができる。大径転動体１２は、変速装置のなかでは比較的大型になりがちな部材なので、大径転動体１２を軽量化することにより、変速装置全体の軽量化に大きく寄与することが可能である。

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態に係る変速装置を用いた車輪駆動装置を、図４に基づいて説明する。本実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については同一符号を付することで、説明を簡略化する。

第２実施形態の変速装置１においては、第１及び第２仮想回転軸Ｘ１及びＸ２は、第１平面Ｐ１上に配置されている。一方、第２及び第３仮想回転軸Ｘ２及びＸ３は、第２平面Ｐ２上に配置されている。

ここで、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とのなす外角θは、０＜θ≦２０に設定されている（図４参照）。ここで、外角θとは、内角をαとすると
θ＝１８０°−α
で表すことができる（図４参照）。

すなわち、第２実施形態では、補助転動体１３の位置が、第１実施形態の場合に比較して移動させられており、これによって、補助転動体１３における第３仮想回転軸Ｘ３も移動している。さらに、補助転動体１３の移動に対応して、これを支持する軸受１６１及び１６２や、スリット３２１及び３２２の位置も移動させられている。

第２実施形態の変速装置においても、大径転動体１２に負荷が作用すると、調圧リング１４のたわみ又は移動によって、調圧リング１４が偏心し、この調圧リング１４によって、小径転動体１１が大径転動体１２の外周面に対して押圧される。

一方、第２実施形態の変速装置では、前記したように、０°＜θとしているので、次のような利点がある。すなわち、この場合は、ハブ５に対して、駆動方向と同じ方向の回転力が加わった場合（つまり、例えば下り坂での走行や惰性走行のように、駆動源２による回転速度より速い速度でハブ５が外力により回転される場合）には、調圧リング１４は、その移動により、小径転動体１１から離間する方向に移動する。その理由は、調圧リング１４が接線力により偏心すると、調圧リング１４、小径転動体１１及び補助転動体１３の位置関係が
Ｎ＞(ｎ1+ｎ2+ｎ3+ｄ)(1+cosθ)/2
となり、接触状態を維持できなくなるからである。したがって、この場合は、小径転動体１１と大径転動体１３との間での摩擦力が低下し、大径転動体１３は小径転動体１１に対して空転することができる。すると、本実施形態では、慣性による走行が可能になる。これにより、動力エネルギーの効率利用が可能となり、省エネルギーに寄与することができる。

また、本実施形態によれば、０°＜θとしているために、駆動源２が停止した場合には、手動による走行も容易になるという利点がある。このため、例えば電動車椅子や電気自動車などのための変速装置として、本実施形態のものを好適に利用することができる。

一方、θ≦２０°とした場合には、調圧リング１４、小径転動体１１及び補助転動体１３の位置関係が
Ｎ＜(ｎ1+ｎ2+ｎ3+ｄ)(1+cosθ)/2
となる。このため、大径転動体１２に負荷がかかった場合における調圧リング１４の偏心量を確保でき、その結果、調圧リング１４から小径転動体１１への押圧力を確保できるので好ましい。なお、原理的には、２０°＜θ＜１８０°の範囲であっても、調圧リング１４を支持することが可能な場合には、この第２実施形態で説明した利点を発揮できると考えられる。

第２実施形態における他の構成及び利点は、第１実施形態と同様なので、これ以上の詳しい説明は省略する。

（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態に係る変速装置を用いた動力伝達装置を、図５及び図６に基づいて説明する。本実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については同一符号を付することで、説明を簡略化する。

第３実施形態の動力伝達装置は、変速装置１と、ケーシング３０と、出力軸４０と、二つの軸受６０とを備えている。

第３実施形態の変速装置１における伝動部１２２は、出力軸４０に固定されている。出力軸４０は、軸受６０を介して、ケーシング３０に、回転自在に取り付けられている。

また、ケーシング３０は、第１実施形態と同様に、小径転動体１１用の軸受１５１及び１５２を取り付けるためのスリット３０１１及び３０１２と、補助転動体１３用の軸受１６１及び１６２を取り付けるためのスリット３０２１及び３０２２とを備えている。これらのスリットにより、小径転動体１１及び補助転動体１３は、大径転動体１２の半径方向に沿って移動可能となっている。

第３実施形態の小径転動体１１は、適宜な回転駆動機構（図示せず）に接続されて、回転駆動されるようになっている。小径転動体１１が自転すると、第１実施形態において説明した動作により、大径転動体１２が自転する。この駆動力は、伝動部１２２を介して出力軸４０に伝達され、出力軸４０が回転駆動される。

なお、前記においては、変速装置１を減速機として使用しているが、原理的には、増速機として使用することもできる。すなわち、出力軸４０から入力としての回転力を加え、この回転力によって小径転動体１１を増速して回転駆動することも原理的には可能である。増速の場合も、前記と同様の原理により、調圧リング１４の作用により、小径転動体１１を大径転動体１２に押圧することができ、両者間の摩擦力を高めることができる。

また、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、補助転動体１３の位置を変更することで、小径転動体１１の空転を行わせることは可能である。

第３実施形態における他の構成及び利点は、第１実施形態と同様なので、これ以上の詳しい説明は省略する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る変速装置１を用いた動力伝達装置を、図７及び図８に基づいて説明する。本実施形態の説明においては、前記した第３実施形態と基本的に共通する構成要素については同一符号を付することで、説明を簡略化する。

第４実施形態の動力伝達装置は、基本的には、第３実施形態における装置において、さらに、大径転動体１２の内部に収納された減速機構７を備えたものとなっている。また、大径転動体１２の伝動部１２２は、中間軸７４１に接続されている。第４実施形態では、この中間軸７４１の回転力を減速機構７で減速して、出力軸７４２に出力するようになっている。なお、動力伝達機構においては一般に当然のことであるが、伝動部１２２と中間軸７４１とを直接に接続することは必須でなく、間に介在する部材があってもよい。

減速機構７では、中間軸７４１に与えられた回転が、太陽ローラ７１に伝達される。すると、遊星ローラ７２は、リング７３の内周面において、公転とともに自転する。遊星ローラ７２の公転は、軸受７４及びこの軸受７４が固定されたキャリア７５を介して、出力軸７４２に伝達される。

第４実施形態の装置によれば、減速機構７により、さらに大きな減速比（又は増速比）を得ることが可能となる。さらに、本実施形態では、大径転動体１２の内部に減速機構を収納しているので、装置の小型化を図ることができるという利点もある。

第４実施形態における他の構成及び利点は、第１実施形態と同様なので、これ以上の詳しい説明は省略する。なお、第４実施形態における減速機構７としては、遊星ローラ機構を用いているが、これに代えて、遊星歯車機構を用いることも可能である。

なお、本発明に係る変速装置、これを用いた車輪駆動装置及び動力伝達装置は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

例えば、図示の例では、小径転動体と補助転動体の径がほぼ等しくなっているが、原理的には、等しい必要はない。

また、小径転動体１１、大径転動体１２、補助転動体１３、調圧リング１４等の部材の材質は、特に限定されない。好ましくは、摩耗に強く、かつ、ある程度の摩擦力を有するものが用いられる。例えば、これらの材質としては、金属やセラミックスである。いかなる材質であっても、微少のたわみを生じると考えられるので、硬質材料を調圧リング１４として用いることも可能である。また、たわみ量が不足する場合でも、既に説明したスリットを用いることで、調圧作用を発揮することは可能である。

さらに、前記した各実施形態では、各スリットにより、小径転動体１１と補助転動体１３とを、大径転動体１２の半径方向において移動可能とした。ただし、スリットの延長方向としては、大径転動体１２の半径方向に対して傾斜していてもよい。要するに、小径転動体１１と補助転動体１３とが、大径転動体１２の半径方向への成分を持つ方向に変位できればよい。

また、寸法公差ｄの範囲を小さくして部品を加工した後、これらの部品どうしを締り嵌め状態で組み上げると、調圧リング１４が偏心しなくても押圧力を発生させることができる。この場合には、複数個の補助転動体１３を設けることができる。この場合の補助転動体１３は、一般の軸受におけるボールやローラの役割を果たし、調圧リング１４の位置決めとともに伝達能力の向上にも寄与する。

さらに、小径転動体１１の外周面と、大径転動体１２の外周面との間は、直接接触していてもよいが、表面損傷を避けるためには、両者の間にトラクションオイルあるいはトラクショングリース（図示せず）を介在させることが好ましい。この場合は、小径転動体１１の外周面と大径転動体１２の外周面との間に作用する高圧下で、両者間に油膜が存在することになる。小径転動体１１と大径転動体１２とは、油膜におけるせん断力を摩擦力として利用することによって、一方の回転力を他方に伝達することができる。

本発明の第１実施形態に係る車輪駆動装置の縦断面図である。 図１に示す装置におけるＡ−Ａ線での矢視図である。 図２に相当する図面であって、変速装置の動作を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係る変速装置を示す説明図であって、図２に相当する図面である。 本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図である。 図５に示す装置におけるＣ−Ｃ線での矢視図である。 本発明の第４実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図である。 図１に示す装置におけるＣ−Ｃ線での矢視図である。

符号の説明

Ｘ１〜Ｘ４ 第１〜第４仮想回転軸
Ｐ０ 一つの平面
Ｐ１・Ｐ２ 第１平面・第２平面
θ 外角
α 内角
１ 変速装置
１１ 小径転動体
１２ 大径転動体
１２１ 外周部
１２２ 伝動部
１３ 補助転動体
１４ 調圧リング
１５１・１５２ 小径転動体用の軸受
１６１・１６２ 補助転動体用の軸受
１７ 自在継手
２ 駆動源
３ 支持体
３１１・３１２・３０１１・３０１２ 小径転動体の軸受用のスリット
３２１・３２２・３０２１・３０２２ 補助転動体の軸受用のスリット
４ 車軸
５ ハブ（車輪支持部）
６ ハブ用の軸受
７ 減速機構
３０ ケーシング
４０ 出力軸
６０ 出力軸用の軸受

Claims (11)

1. 小径転動体と、大径転動体と、補助転動体と、調圧リングとを備えており、
   前記小径転動体は、第１仮想回転軸を中心として自転可能となっており、
   かつ、前記小径転動体の外周面は、前記大径転動体の外周面と接触させられており、
   前記大径転動体は、第２仮想回転軸を中心として自転可能となっており、
   かつ、前記大径転動体における前記第２仮想回転軸は、前記小径転動体における前記第１仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されており、
   前記補助転動体は、第３仮想回転軸を中心として自転可能となっており、
   かつ、前記補助転動体の外周面は、前記大径転動体の外周面と接触させられており、
   さらに、前記補助転動体の前記第３仮想回転軸は、前記小径転動体の第１仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されており、
   さらに、前記補助転動体は、前記小径転動体との間で前記大径転動体を挟む位置に配設されており、
   前記調圧リングは、前記小径転動体と前記大径転動体と前記補助転動体とを囲むように配置されており、
   かつ、前記調圧リングは、第４仮想回転軸を中心として自転可能となっており、
   さらに、前記調圧リングにおける前記第４仮想回転軸は、前記大径転動体における前記第２仮想回転軸とほぼ平行となるように配置されており、
   さらに、前記調圧リングの内周面は、前記小径転動体の外周面と前記補助転動体の外周面とに接触させられている
   ことを特徴とする変速装置。
2. 前記小径転動体は、前記大径転動体の半径方向において移動可能とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
3. 前記補助転動体は、前記大径転動体の半径方向において移動可能とされている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速装置。
4. 前記調圧リングは、前記小径転動体と前記補助転動体とによって支持されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変速装置。
5. 前記第１〜第３仮想回転軸は、一つの平面上に配置されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変速装置。
6. 前記第１及び第２仮想回転軸は、第１平面上に配置されており、
   前記第２及び第３仮想回転軸は、第２平面上に配置されており、
   前記第１平面と前記第２平面とのなす外角θは、０＜θ＜１８０°である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変速装置。
7. さらに減速機構を備えており、
   前記減速機構は、前記大径転動体の内側に配置されており、
   かつ、前記減速機構は、前記大径転動体に接続されることによって、前記大径転動体に加えられた回転力を減速させる構成となっている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の変速装置。
8. 前記小径転動体は、前記小径転動体が自転する方向に前記小径転動体を駆動する駆動源に接続可能となっている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の変速装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の変速装置と、車軸と、車輪支持部とを備えており、
   前記車輪支持部は、前記車軸に対して回転可能とされており、
   かつ、前記車輪支持部は、前記大径転動体に接続されて、前記大径転動体の回転に伴って回転する構成となっている
   ことを特徴とする車輪駆動装置。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の変速装置と、出力軸とを備えており、
    前記出力軸は、前記大径転動体に接続されて、前記大径転動体の回転に伴って回転する構成となっている
    ことを特徴とする動力伝達装置。
11. 請求項１〜７に記載の変速装置であって、前記小径転動体の外周面と、前記大径転動体の外周面とは、両者の間に介在するトラクションオイル又はトラクショングリースによる高圧下の油膜のせん断力を摩擦力として利用することによって、一方の回転力を他方に伝達していることを特徴とする変速装置。

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